BIFILAIRE ZONNEWIJZER

Vergelijkbare documenten
EEN UNIFORME METHODE OM VLAKKE ZONNEWIJZERS TE BEREKENEN

Een uniforme methode voor de berekening van het schaduwpunt bij vlakke zonnewijzers Herzien 16 dec 2018: afbeeldingen blz. 1 en 7 toegevoegd. blz.

Spiegelzonnewijzers. H.J. Hollander, December 2009

Middelbare tijd zonnewijzer met een kegelvormige schaduwwerper De wiskundige achtergrond Amsterdam, 26 juli 2006 Hendrik Hollander

Verticale zonnewijzer met poolstijl HERZIEN 23 mrt 2017 Blz. 1

Middelbare tijd of kloktijd zonnewijzer met een kegel als schaduwwerper

Bi_gnomon zonnewijzers. Hendrik Hollander

Voor afleidingen van formules voor diverse andere zonnewijzers zie:

Ten noorden van de evenaar ligt het noordelijk halfrond. Ten zuiden daarvan het zuidelijk halfrond.

* Hoe werkt de tijd? Zonnewijzer maken *

1 Inleiding. Zomercursus Wiskunde. Poolcoördinaten (versie 27 juni 2008) Katholieke Universiteit Leuven Groep Wetenschap & Technologie.

Lessen over Cosmografie

Over de construeerbaarheid van gehele hoeken

Vrijdag 8 juni, uur

Opgave 3 - Uitwerking

SAMENSTELLEN EN ONTBINDEN VAN SNIJDENDE KRACHTEN

Examen HAVO en VHBO. Wiskunde B

Cabri werkblad. Meetkundige plaatsen

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 13 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 19 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

IJkingstoets Wiskunde-Informatica-Fysica 29 juni Nummer vragenreeks: 1

Eindexamen wiskunde B havo I (oude stijl)

een kleine zonnewijzer binnen een grote zonnewijzer buiten

Trillingen en geluid wiskundig. 1 De sinus van een hoek 2 Uitwijking van een trilling berekenen 3 Macht en logaritme 4 Geluidsniveau en amplitude

Correcties en verbeteringen Wiskunde voor het Hoger Onderwijs, deel A.

Kompas met zonnewijzer

Hoe een hoepelzonnewijzer correct opstellen? (Willy Ory)

Zon, aarde en maan. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

vwo wiskunde b Baanversnelling de Wageningse Methode

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2005-I

ICT. Meetkunde met GeoGebra. 2.7 deel 1 blz 78

Trillingen en geluid wiskundig

Daglengte. hoek (graden): sinus: sinus afgerond: = 12 ± 3, 46 en 12 ± 4. Dat levert de volgende tabel.

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 1 Dinsdag 31 mei uur

Navigatiereader Race of the Classics

Navigatiereader. 9 e editie 14 oktober tot en met 19 oktober Versie: Definitief

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur. Achter dit examen is een erratum opgenomen.

Aan de gang. Wiskunde B-dag 2015, vrijdag 13 november, 9:00u-16:00u

P is nu het punt waarvan de x-coördinaat gelijk is aan die van het punt X en waarvan de y-coördinaat gelijk is aan AB (inclusief het teken).

wiskunde B vwo 2015-II

Hieronder zie je een figuur die bestaat uit vier rijen. De figuur is gemaakt van witte en grijze vierkanten.

2.1 Cirkel en middelloodlijn [1]

Thema Energiegebruik Onderwerp Leeftijd Duurzame Ontwikkeling Energiebesparing Hernieuwbare energie Verkeer en vervoer

Kijken naar de sterren

De grafiek van een lineair verband is altijd een rechte lijn.

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2004-II

Fundamentele elektriciteit

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2007-II

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur

Examenopgaven VMBO-KB 2003

Zomercursus Wiskunde. Module 7 Poolcoördinaten (versie 22 augustus 2011)

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 22 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

sin( α + π) = sin( α) O (sin( x ) cos( x )) = sin ( x ) 2sin( x )cos( x ) + cos ( x ) = sin ( x ) + cos ( x ) 2sin( x )cos( x ) = 1 2sin( x )cos( x )

Hoeveel euro moet Iris voor het skiën van haar kinderen betalen? Schrijf hieronder je antwoord op. ...

Examen VMBO-BB. wiskunde CSE BB. tijdvak 1 vrijdag 23 mei uur. Beantwoord alle vragen in dit opgavenboekje.

Technisch ontwerp van de zonnewijzer in het Getijdenpark van Saendelft

Geografische coördinaten

Parameterkrommen met Cabri Geometry

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 22 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

BZL WISKUNDE Naam: Klas:

Morenaments Ornamenten met symmetrie. Werkblad vooraf met begeleidende tekst en oplossingen

Graphics. Small Basic graphics 1/6

ARMACOMFORT MONTAGEHANDBOEK. T. +49 (0)

Eindexamen vwo wiskunde B pilot 2013-I

2010-I. A heeft de coördinaten (4 a, 4a a 2 ). Vraag 1. Toon dit aan. Gelijkstellen: y= 4x x 2 A. y= ax

wiskunde B pilot vwo 2017-II

AFSTANDEN IN PERSPECTIEF

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Afsluitende Opdrachten

Exacte waarden bij sinus en cosinus

Examen VWO. wiskunde B1,2

Eindexamen wiskunde B vwo I

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

Eindexamen wiskunde B vwo II

ZONNELOPER N N NL. 90 NOORDPOOL maart. juni juli. aug. sept. okt. mei. april. feb

Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016 TENTAMEN INLEIDING ATMOSFEER. 3 mei 2016, 13:30-16:30 uur

Opmerking Als de punten A en B op de juiste plaats getekend zijn, maar iedere toelichting ontbreekt, drie punten toekennen.

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

De hoek tussen twee lijnen in Cabri Geometry

Ellips-constructies met Cabri

Cursus Kaart en Kompas

Examen VWO. wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Legplan plat dak. Bepaal zelf uw indeling met Solar Frontier zonnepanelen

Tochttechnieken. Cursus kaart en kompas. Bijlage cursus 5. Door: Maurits Westerik Jong Nederland De Lutte. December 2008.

Module 4 Uitwerkingen van de opdrachten

Meetkunde. Trainingsweekend januari Gerichte hoeken. gerichte hoeken, driehoeksongelijkheid, Ravi

27 Macro s voor de schijf van Poincaré

Bewijzen en toegiften

Hoofdstuk 6 : Projectie en Stelling van Thales

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 dinsdag 25 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Werkblad 2 Kracht is een vector -Thema 14 (NIVEAU BETA)

Hoofdstuk 2 Oppervlakte en inhoud

Noorderpoortcollege School voor MBO Stadskanaal. Reader. Wiskunde MBO Niveau 4 Periode 8. M. van der Pijl. Transfer Database

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2006-I

1. De vizierlijn van de kijker moet evenwijdig aan de richtlijn van het niveau liggen.

Correctievoorschrift HAVO en VHBO. Wiskunde B

RBEID 16/5/2011. Een rond voorwerp met een massa van 3,5 kg hangt stil aan twee touwtjes (zie bijlage figuur 2).

Basisinstructies Temari

Eindexamen wiskunde B1 vwo 2004-II

Praktische opdracht Wiskunde B Complexe Getallen

Transcriptie:

BIFILAIRE ZONNEWIJZER Inleiding door Fer J. de Vries De bifilaire zonnewijzer in horizontale uitvoering is in 1923 bedacht door Hugo Michnik, Duitsland. Zijn idee is het eerste echt nieuwe zonnewijzertype dat sedert eeuwen is ontwikkeld. In plaats van een poolstijl of gnomon als schaduwgever wordt gebruik gemaakt van twee elkaar kruisende draden. De ene draad is noord-zuid gericht en de andere draad is oost-west gericht. Beide draden liggen evenwijdig aan het zonnewijzervlak maar op verschillende hoogte. Door deze hoogtes in een bepaalde verhouding te kiezen kunnen de uurlijnen allemaal om de 15 graden worden getekend, net als bij een equatoriale zonnewijzer. De zonnewijzer wordt afgelezen op het punt waar de twee schaduwlijnen van de draden elkaar snijden. Het is deze eenvoudigste vorm die hier in een procedure wordt beschreven. Voorbeeld van een bifilaire zonnewijzer Bron: Boek Die Sonnenuhr, René R.J. Rohr Een bifilaire zonnewijzer wordt in onze taal ook wel aangeduid als tweedraadszonnewijzer of als kruisdraadzonnewijzer. Hoewel over draden als schaduwgever wordt gesproken kunnen ook randen van vlakken daarvoor worden gebruikt. Lange tijd na de uitvinding is over de bifilaire zonnewijzer niet veel gepubliceerd maar zo rond 1980 is deze zonnewijzer weer in de belangstelling gekomen en heeft deze zonnewijzer zich verder ontwikkeld, o.a. door gebruik te maken van gekromde draden. Een voorbeeld van zo'n zonnewijzer wordt hieronder gegeven. 1

Bifilaire zonnewijzer met gekromde oost-west "draad" in Appingedam Basisprocedure, deel 1 In dit deel wordt de basis van een bifilaire zonnewijzer beschreven. De beschrijving beperkt zich tot de horizontale uitvoering zoals in 1923 door Hugo Michnik is gepubliceerd. De uurlijnen Teken de benodigde uurlijnen als op een equatoriale zonnewijzer. De uurlijnen maken allemaal met elkaar een hoek van 15 graden. Uiteraard kunnen ook halve uren worden getekend om de 7.5 graden of zelfs kwartieren of minuten. Een en ander is eenvoudig met passer en liniaal te realiseren en het uurlijnenpatroon vergt dus geen extra constructie of berekening. 2

Uurlijnen om de 15 graden De draden De noord-zuid draad komt haaks boven de noord-zuid lijn ( is ook substijl ) te staan op een vrij te kiezen hoogte g1. De hoogte van de oost-west draad moet dan gelijk worden aan g2 = g1. sin(breedtegraad). Kiezen we b.v. g1 = 20 mm en moet de zonnewijzer op een breedtegraad van 50 graden worden opgesteld dan wordt de hoogte van de oost-west draad g2 = 20. sin 50 = 15.32 mm. Maar waar komt de oost-west draad?. Die komt haaks boven het punt dat op een afstand y = g1. cos(breedtegraad) vanaf het centrum C op de noord-zuid lijn ligt. In ons voorbeeld is dat: y = 20. cos 50 = 12.86 mm. Ligging van de draden 3

De becijfering en het eindresultaat Op het noordelijk halfrond lopen de uurcijfers in de richting van de wijzers van de klok, op het zuidelijk halfrond tegen de wijzers van de klok in. Als de uurlijnen en becijfering op een om C draaibaar deel worden aangebracht kan door verdraaiing van de uurplaat elke gewenste correctie worden ingesteld. Dit is een groot voordeel van iedere zonnewijzer waar alle uurlijnen om de 15 graden zijn aangebracht. Het eindresultaat voor een horizontale bifilaire zonnewijzer op het zuidelijk halfrond De universele horizontale bifilaire zonnewijzer Teken 24 uurlijnen, allemaal 15 graden uit elkaar. (Niet in de figuur weergegeven) Zet op de noord-zuid lijn de draad met hoogte g1. Plaats op de oost-west lijn door C eenzelfde draad maar zorg er voor dat de steunen draaibaar zijn om de oost-west lijn. Stel de hoek tussen de steunen en het horizontale vlak in op de gewenste breedtegraad. Automatisch komt de oost-west draad dan op de hoogte g2 = g1. sin(breedtegraad) en op een afstand y = g1. cos(breedtegraad) vanaf het centrum C van de uurlijnen. Draaiing van deze draad naar het noorden geeft de zonnewijzer voor het noordelijk halfrond en draaiing de andere kant op die voor het zuidelijk halfrond. 4

Universele bifilaire zonnewijzer Andere lijnen Op een bifilaire zonnewijzer kunnen ook allerlei andere soorten zonnewijzer lijnen aangebracht worden maar dat valt buiten het doel van dit basis artikel. Die komen in een uitgebreider procedure aan de orde. Zie basisprocedure, deel 2. Opmerkingen De bifilaire zonnewijzer leent zich niet voor lage breedtegraden. Zoals uit het universele instrument blijkt komt de oost-west draad dan in het vlak van de zonnewijzer te liggen en heeft de zonnewijzer geen praktisch nut meer. Ook voor de beide polen is de bifilaire zonnewijzer niet aantrekkelijk Beide draden zijn dan even hoog en snijden elkaar en kunnen net zo goed vervangen worden door een enkele gnomon. Basisprocedure, deel 2 De bifilaire zonnewijzer op een willekeurig vlak Aan de hand van een voorbeeld wordt voor een willekeurig vlak een bifilaire zonnewijzer met uurlijnen om de 15 graden uitgewerkt. De basisgegevens voor deze zonnewijzer zijn: Breedtegraad 50 graden (dat is noorderbreedte) Inclinatie van het vlak 100 graden (dat is een muur die 10 graden voorover helt) 5

Declinatie van het vlak 25 graden (dat is een vlak dat 25 graden van zuid naar west afwijkt) Voor dit vlak berekenen we enkele zonnewijzer-constanten alsof hier een gewone zonnewijzer moet komen. stijlverheffing v = -44.97 uurhoek van de substijl ts = 36.04 ( = 2 uur 24 minuten ) hoek tussen substijl en y-as b = -157.42 Deze waarden zijn o.a. te berekenen met het computerprogramma ZW2000, dat te downloaden is van www.zonnewijzerkring.nl. En met het computerprogramma ZW2000 zijn de hier te behandelen bifilaire zonnewijzers ook te tekenen. Ligging van de substijl op de poolstijl zonnewijzer Deze zonnewijzer-constanten leren ons dat het zonnewijzervlak overeenkomt met een horizontaal vlak op een zuiderbreedte van 46.71 graad en dat in lengte 36.04 graad naar het westen is opgeschoven. (Verplaatsingsregel) En de uurlijnen lopen tegen de wijzers van de klok in. (Negatief teken van de stijlverheffing) Het patroon van deze zonnewijzer voor zonnetijd is hierboven weergegeven. Met name de ligging van de substijl en de waarde van de stijlverheffing is in het verdere verhaal van belang. In plaats van een poolstijl plaatsen we haaks op de substijl een gnomon met lengte g op een afstand g / tan( stijlverheffing ) van het centrum van alle uurlijnen. In ons voorbeeld kiezen we g = 20 mm en wordt die afstand g / tan 44.97 = 20.02 mm. Het eindpunt van deze gnomon is dan in feite een indicator op de nu imaginaire poolstijl en de zonnewijzer zal gewoon blijven functioneren. Nu plaatsen we twee draden van dezelfde hoogte g = 20 mm door het eindpunt van de gnomon en evenwijdig aan het zonnewijzervlak en verwijderen de gnomon. De ene draad komt boven de substijl, de andere draad haaks daarop. Deze draden snijden elkaar en de zonnewijzer zal nog steeds functioneren maar het is nog niet de bifilaire zonnewijzer die we willen. 6

Nog steeds dezelfde zonnewijzer De transformatie De draad die haaks staat op de substijl wordt nu in hoogte verlaagd tot de waarde g2 = g1. sin( stijlverheffing ). De waarde wordt dan 20. sin 44.97 = 14.13 mm. Op een bepaald tijdstip zal de schaduw van de niet veranderde draad g1 op dezelfde plaats blijven vallen maar die van de verlaagde draad zal zich verplaatsen en wel met een factor die gelijk is aan sin( stijlverheffing ) = sin 44.97 = 0.7067. Het patroon van de zonnewijzer wordt hierdoor in de richting van de substijl in elkaar gedrukt met die factor. Een kopieerapparaat zou dit werk voor u kunnen doen. Als deze procedure wordt uitgevoerd komt de zonnewijzer er uit te zien zoals hieronder is weergegeven. U moet alleen de uurlijnen nog wat verlengen. 7

Transformatie met factor in aangegeven richting. Uurlijnen liggen nu om de 15 graden. En nu met allerlei andere zonnewijzerlijnen De transformatie die hierboven voor de zonnetijd-uurlijnen is uitgevoerd blijft geldig voor alle soorten lijnen die op een zonnewijzer kunnen worden aangebracht. De zonnewijzer waarmee we begonnen is hier daarom nog eens weergegeven maar nu met drie datumlijnen, een tijdvereffeningslus op de 12 uurlijn en de horizon lijn. Maar u mag nog allerlei andere lijnen toevoegen als dat gewenst is. De indicator op de (imaginaire) poolsstijl wordt weer vervangen door de gnomon met lengte g = 20 die op zijn beurt weer vervangen wordt door twee draden op gelijke hoogte g = 20 mm. 8

De zonnewijzer die als uitgangspunt dient De draad haaks op de substijl wordt weer verlaagd met de factor sin( stijlverheffing ) = sin 44.97 = 0.7067 waardoor het gehele patroon met die factor in elkaar gedrukt wordt. Zo ontstaat de gewenste bifilaire zonnewijzer met de zonnetijd uurlijnen om de 15 graden. Bedenk dat door deze procedure de horizonlijn nu niet meer horizontaal loopt. 9

En nu getransformeerd tot bifilaire zonnewijzer met zonnetijd uurlijnen om de 15 graden. Resumé Om een bifilaire zonnewijzer te construeren kan een gewone zonnewijzer, waarop allerlei lijnen zijn aangebracht, als uitgangspunt dienen. Op de plaats waar de indicator (op de imaginaire poolstijl) zit die voor al die lijnen als schaduwgever dienst doet wordt een draad aangebracht in de richting van de substijl op hoogte g1. Haaks daarop wordt de tweede draad aangebracht op hoogte g2 = g1. sin( stijlverheffing ). Het gehele patroon van de zonnewijzer wordt in de richting van de substijl in elkaar gedrukt met de factor sin( stijlverheffing ) Dan ontstaat de bifilaire zonnewijzer met zonnetijd uurlijnen om de 15 graden. U ziet, er zijn in het geheel geen moeilijke formules en berekeningen nodig als u maar de gewone zonnewijzer weet te construeren. Opmerkingen Er zijn nog veel meer vrijheden om bifilaire zonnewijzers te ontwerpen. De hoogte van de tweede draad mag ook met een andere factor worden gekozen dan sin( stijlverheffing ). 10

Afhankelijk van de waarde wordt het patroon dan in elkaar gedrukt (factor < 1 maar > 0) of juist uitgerekt (factor > 1). Maar de zonnetijd uurlijnen liggen dan niet meer om de 15 graden. De draden hoeven ook niet evenwijdig aan het zonnewijzervlak te liggen of hoeven niet haaks op elkaar te staan of hoeven niet boven de substijl te staan of mogen gebogen van vorm zijn. Maar dat gaat het doel van deze pagina's te boven. Hier wordt alleen de basis gegeven zoals die in 1923 is ontstaan. 11